第五章明挖法

1第五章明挖法2主要內(nèi)容5.1明挖法概述5.2敞口放坡法5.3板樁法5.4旋噴法5.5挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)5.6水泥土攪拌樁5.7勁性水泥土攪拌樁5.8鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)35.1明挖法概述1.明挖法概念：什么是明挖法？淺埋地鐵區(qū)間、車站，通常采用明挖法施工或蓋挖法施工，二者均屬于深基坑工程。2.施工程序：維護(hù)結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)部土方開挖，工程結(jié)構(gòu)施工，管線恢復(fù)與覆土。3.技術(shù)難點：基坑周圍環(huán)境保護(hù)，控制沉降與位移。4深15m基坑深15m廣州海珠廣場基坑基坑事故5北京地鐵10號線基坑，坍塌10余m上海中環(huán)線基坑，塌40m，深10m基坑事故6新加坡地鐵NichollHighway站(2004年)基坑事故75.1明挖法概述

放坡開挖要求基坑平面有足夠的空間供放坡之用。施工簡單、經(jīng)濟(jì)實用在空曠地區(qū)或周邊環(huán)境允許時能保證邊坡穩(wěn)定的條件下優(yōu)先選用。支護(hù)開挖由在圍護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下從地面向下開挖的一個地下空間?；铀闹転榇怪钡膿跬两Y(jié)構(gòu)，擋土結(jié)構(gòu)一般是在開挖面基底下有一定插入深度的板墻結(jié)構(gòu)。（常用的擋土材料：混凝土、鋼、木等，有鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、柱列式灌注樁、水泥土攪拌樁、地下連續(xù)墻等）4、明挖法的分類85.1明挖法概述邊坡面不加支護(hù)噴混凝土面和錨桿護(hù)坡明挖法基坑類型A：敞口放坡基坑B：有維護(hù)結(jié)構(gòu)基坑工字鋼樁鋼板樁鉆孔灌注樁地下連續(xù)墻土釘墻復(fù)合式圍護(hù)910111216標(biāo)車站135標(biāo)145、基坑工程的安全等級安全等級破壞后果重要性系數(shù)γ0一級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響很嚴(yán)重1.10二級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般1.00三級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重0.90基坑側(cè)壁安全等級與重要性系數(shù)γ05.1明挖法概述15按安全等級劃分：一級：破壞后果很嚴(yán)重或開挖深度大于等于10米；二級：壞后果嚴(yán)重或開挖深度介于7-10米；三級：壞后果很嚴(yán)重或開挖深度小于10米；按周邊環(huán)境等級劃分：特級：離基坑1倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的地下設(shè)施、大直徑管線，重要建（構(gòu)）筑物。一級：離基坑1-2倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的地下設(shè)施、大直徑管線，重要建（構(gòu)）筑物。二級：離基坑1倍開挖深度范圍內(nèi)有重要的支線地下管線，大型建（構(gòu)）筑物。三級：離基坑2倍開挖深度范圍內(nèi)沒有需要保護(hù)的管線或建（構(gòu)）筑物及設(shè)施。按地基復(fù)雜程度劃分：1、地質(zhì)復(fù)雜2、地質(zhì)中等復(fù)雜3、地質(zhì)簡單165.2敞口放坡法1、適用條件：放坡開挖適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場有足夠放坡場所的工程。放坡開挖一般費用較低，能采用放坡開挖應(yīng)盡量采用。放坡開挖示意圖

17敞口放坡明挖法也稱作敞口基坑法，包括全放坡開挖和半放坡開挖。全放坡開挖——基坑采取放坡開挖，不進(jìn)行坑墻支護(hù)，根據(jù)地質(zhì)條件采用相應(yīng)的邊坡坡度，分段開挖至所需位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，完成后進(jìn)行回填，將地面恢復(fù)到原來狀態(tài)。半放坡開挖——在基坑底部設(shè)置一定高度的懸臂式鋼樁加強土壁穩(wěn)定。2、敞口放坡法的分類5.2敞口放坡法18

根據(jù)《土方和爆破工程施工及驗收規(guī)范》(GBJ201-1983),當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨祝跐穸日５耐翆又虚_挖基坑，且暴露時間不長，可做成直立壁不加支撐，但挖方的深度不宜超過下列規(guī)定：碎石土和砂土：1.0m；輕亞粘土及亞粘土：1.25m；粘土：1.5m；堅硬的粘性土：2m。3、敞口放坡法開挖深度5.2敞口放坡法191）基坑深度在5m以內(nèi)不加支撐的邊坡最大坡度4、敞口開挖邊坡坡度的確定5.2敞口放坡法202）確定基坑邊坡坡度方法：查表法。

在城市隧道施工中，一般在地質(zhì)條件良好、土質(zhì)較均勻而地下水位低或通過降水將地下水位維持在基坑面以下，常采用查表法。

查表法適用條件

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）及北京地鐵的施工經(jīng)驗對巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡坡度可參考表1.1、表1.2。4、敞口開挖邊坡坡度的確定211：1.0～1.251：0.75～1.0強風(fēng)化1：0.75～1.001：0.5～0.75中等風(fēng)化1：0.5～0.751：0.35～0.5微風(fēng)化軟質(zhì)巖石1：0.5～0.751：0.35～0.5強風(fēng)化1：0.35～0.51：0.2～0.35中等風(fēng)化1：0.2～0.351：0.1～0.2微風(fēng)化硬質(zhì)巖石8～15m8m以內(nèi)坡度值（高：寬）風(fēng)化程度巖石類別巖質(zhì)基坑邊坡坡度表1.1221：1.5～1.751：1.25～1.51：1.0～1.25硬塑1：1.25～1.51：1.0～1.251：0.75～1.0堅硬粘性土1：1.5～1.751：1.25～1.51：1.0～1.25S≤0.5粉土1：1.25～1.51：1.0～1.251：0.75～1.0稍密1：1.0～1.251：0.75～1.01：0.5～0.75中密1：0.75～1.01：0.5～0.751：0.35～0.5密實碎石土10～15m5～10m5m以內(nèi)坡度值（高：寬）密實度或狀態(tài)土的類別土質(zhì)基坑邊坡坡度表1.2235.3板樁法1、概念：施工場地受到限制條件下的臨時支護(hù)方法。2、分類：分為無支撐板樁和有支撐板樁卸荷、錨撐、斜撐3、施工順序：把工字鋼打入基坑周圍土體，分層挖土，設(shè)置橫撐。直到坑底。24254、幾種典型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)1）工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)工字鋼樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖

適用于粘性土、砂性土和粒徑不大于10cm的砂卵石地層，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，必須配合人工降水措施。

打樁施工噪聲很大（一般在100分貝以上），超出環(huán)保法規(guī)定限值，只適用于在郊區(qū)距居民點較遠(yuǎn)的基坑施工中。262）鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

鋼板樁由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成，強度高，樁與樁之間的連接緊密，形成鋼板樁墻，隔水效果好，可多次使用。一般為臨時的基坑支護(hù)，在地下主體工程完成后即可將鋼板樁拔出。

a)平板式；b)波浪式

鋼板樁形式

鋼板樁的構(gòu)成可為單層鋼板樁圍堰、雙層鋼板樁圍堰和屏幕。在城市隧道施工中基坑較深大多采用屏幕式。27對于鋼板樁，打樁方法：

（a）單獨打入法

施工簡便，打設(shè)速度快。累計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長度不大(小于10m)、工程要求不高時可采用此法。

（b）圍檁插樁法

要用圍檁支架作板樁打設(shè)導(dǎo)向裝置圍檁支架由圍檁和圍檁樁組成，在打設(shè)板樁時起導(dǎo)向作用。雙面圍檁之間的距離，比兩塊板樁組合寬度大8～15mm。圍檁插樁法施工中可以采用封閉打入法和分段復(fù)打法。

鋼板樁可采用錘擊、靜壓和震動等方法沉入土中，上述方法可以單獨使用也可以聯(lián)合使用。圍檁插樁法

1—圍檁；2—鋼板樁；3—圍檁支架2）鋼板樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)282930U型鋼板樁吊樁下放31對位施打施打中靜壓、振動、沖擊32繼續(xù)施打結(jié)束335.4旋噴法1、旋噴樁發(fā)展歷史旋噴樁興起于二十世紀(jì)七十年代的高壓噴射注漿法，八、九十年代在全國得到全面發(fā)展和應(yīng)用。實踐證明此法對處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、沙土、人工填土和碎石土等有良好的效果，我國已將其列入現(xiàn)行的《地基與基礎(chǔ)施工規(guī)范》。34

2、旋噴樁工作原理旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設(shè)計高程，將預(yù)先配制好的漿液通過高壓發(fā)生裝置從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升，使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?，在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體，從而使地基達(dá)到加固。354、施工工藝保證垂直度旋轉(zhuǎn)振動鉆機(jī)插管旋噴365.5挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)依靠人工挖掘成孔的樁挖孔樁優(yōu)勢：機(jī)具簡單，不受設(shè)備和工作面限制；無振動，無噪聲；成本低；對環(huán)境影響小。適用條件：無水或者地下水較少的土層中，對具有流動性淤泥、流砂和地下水的地區(qū)不宜采用。樁的直徑一般不小于1.2m。37385.6水泥土攪拌樁原理：利用水泥、石灰等材料做固化劑，通過深層攪拌機(jī)械，將軟土和固化劑如漿液或粉體強制攪拌，利用固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)作用，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體。適用條件：飽和軟粘土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、粘土和粉質(zhì)粘土。3940415.7勁性水泥土攪拌樁地鐵工程常用圍護(hù)方式之一1、SMW(SoilMixingWall)原理勁性水泥土攪拌連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)又稱SMW工法，它是在水泥土攪拌樁中插入型鋼或其它芯材形成的同時具有承載力與防滲兩種功能的支護(hù)形式。2、適用條件：凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都適合使用SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是以粘性土和粉性土為主的軟土地區(qū)。42勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）3、優(yōu)點：（1)占用場地小。單排為0.65-0.85m。（2)施工速度快。一般情況下施工周期可縮短30%左右。（3）對周圍建筑物及地下管線影響小，對環(huán)境污染小，無廢棄泥漿。（4）耗用水泥、鋼材少，造價低。特別是H型鋼能夠回收，成本大大降低。

43勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）三軸深層攪拌樁機(jī)

44勁性水泥土攪拌連續(xù)墻(SMW、PCMW工法）SMW工法現(xiàn)場照片

454647485.8鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)1、特點（1）灌注樁是直接在樁位上就地成孔，然后在孔內(nèi)安放鋼筋籠灌注混凝土而成。（2）灌注樁能適應(yīng)各種地層，無需接樁，施工時無振動、無擠土、噪音小，宜在建筑物密集地區(qū)使用。（3）但其操作要求嚴(yán)格，施工后需較長的養(yǎng)護(hù)期方可承受荷載，成孔時有大量土渣或泥漿排出。2、分類根據(jù)成孔工藝不同，分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁、套管成孔的灌注樁等。

491）干作業(yè)成孔適用條件：適用于地下水位以上的粘性土、粉土，填土，中等密實以上的砂土、風(fēng)化巖層。成孔作業(yè)：螺旋鉆孔是干作業(yè)成孔常用的方法之一，它利用螺旋鉆機(jī)成孔。通過動力旋轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)削土，土塊沿螺旋葉片提升排出孔外。501一上底盤；2一下底盤；3一回轉(zhuǎn)滾輪；4一行車滾輪；

5一鋼絲滑輪；6一回轉(zhuǎn)軸；7一行車油缸；8一支架512）套管沉管灌注樁適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)土、砂土及填土套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動沉樁法，將帶有活瓣式樁尖或帶有鋼筋混凝土樁靴的鋼套管沉入土中，然后邊拔管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時，則在澆筑混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管，稱為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動沉管、拔管時，稱為振動沉管灌注樁。也可采用振動-沖擊雙作用的方法沉管。52a）活瓣樁尖；b）樁靴

1一樁管；2一鎖軸；3一活瓣；4—樁靴53套管鉆機(jī)成樁工藝流程圖543）泥漿護(hù)壁成孔適用性:泥漿護(hù)壁成孔是用泥漿保護(hù)孔壁并排出土渣而成孔。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風(fēng)化巖層；以及地質(zhì)情況復(fù)雜，夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層，沖孔灌注樁除適應(yīng)上述地質(zhì)情況外，還能穿透舊基礎(chǔ)、大孤石等障礙物，但在巖溶發(fā)育地區(qū)應(yīng)慎重使用。55泥漿作用

在鉆孔過程中，為防止孔壁坍塌，在孔內(nèi)注入高塑性粘土或膨潤土和水拌合的泥漿，也可利用鉆削下來的粘性土與水混合自造泥漿。這種護(hù)壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時進(jìn)行孔內(nèi)補漿，進(jìn)行泥漿循環(huán)。泥漿具保護(hù)孔壁、防止坍孔的作用，同時在泥漿循環(huán)過程中還可攜帶土渣排出鉆孔，并對鉆頭具有冷卻與潤滑作用。56鉆孔灌注樁圍護(hù)基坑開挖實例沈陽地鐵16標(biāo)區(qū)間黎明文化宮站～終點區(qū)間。區(qū)間段落里程CK21+551.6m～CK21+817m，全長269.15m，地鐵底板埋深約8米。線路位于沈陽市大東區(qū)，